人工智能技術(shù)下小學(xué)音樂(lè)教學(xué)優(yōu)化策略

徐文馨

（1.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)人文與社會(huì)科學(xué)學(xué)院；2.沉浸式媒體技術(shù)文化和旅游部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽合肥 230026）

一、研究背景

（一）國(guó)家出臺(tái)相關(guān)政策

黨的十九屆四中全會(huì)提出“發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教育和人工智能優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)新教育和學(xué)習(xí)方式”。《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于深化教育教學(xué)改革全面提高義務(wù)教育質(zhì)量的意見(jiàn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《意見(jiàn)》）明確要求“建立覆蓋義務(wù)教育各年級(jí)各學(xué)科的數(shù)字教育資源體系”[1]。黨和國(guó)家提出發(fā)揮人工智能的優(yōu)勢(shì)，并就深化教育教學(xué)改革、創(chuàng)新教學(xué)方式、提高義務(wù)教育質(zhì)量提出建立覆蓋義務(wù)教育全階段的數(shù)字教育體系。

（二）教育領(lǐng)域向信息化、智能化變革

我國(guó)教育數(shù)字化、信息化改革已在實(shí)行，2016年5月，教育部基礎(chǔ)教育質(zhì)量監(jiān)測(cè)中心在音樂(lè)表現(xiàn)型測(cè)評(píng)時(shí)進(jìn)行學(xué)生音樂(lè)演唱數(shù)據(jù)的電子化采集、存儲(chǔ)及回收，并在此基礎(chǔ)上利用智能語(yǔ)音識(shí)別與分析技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)等人工智能算法對(duì)學(xué)生的演唱數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)器自動(dòng)評(píng)分，機(jī)器評(píng)分的準(zhǔn)確性達(dá)到了專(zhuān)業(yè)評(píng)委的水平[2]。這是人工智能技術(shù)應(yīng)用發(fā)展時(shí)代背景下國(guó)家在音樂(lè)教育領(lǐng)域投入的體現(xiàn)。

義務(wù)教育階段的小學(xué)音樂(lè)教學(xué)也有著廣闊的應(yīng)用空間。教育部有關(guān)部門(mén)出臺(tái)《意見(jiàn)》要求基礎(chǔ)教育要適應(yīng)信息化不斷發(fā)展帶來(lái)的知識(shí)獲取方式和傳授方式、教和學(xué)關(guān)系的革命性變化，而人工智能正在從信息化轉(zhuǎn)向智能化，人工智能技術(shù)應(yīng)用于音樂(lè)教育領(lǐng)域的成果廣泛。音樂(lè)教育越來(lái)越提倡創(chuàng)作，《義務(wù)教育音樂(lè)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》的“教學(xué)領(lǐng)域”中增加了“創(chuàng)造”[3]。處于藝術(shù)啟蒙時(shí)期的小學(xué)生進(jìn)行音樂(lè)創(chuàng)造需要人工智能的助力。

（三）“人工智能+音樂(lè)教育”的研究現(xiàn)狀

人工智能，顧名思義，就是智能網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的融合。2019年，人工智能的發(fā)展達(dá)到了一個(gè)全新的水平。在人工智能的熱潮中，教育已經(jīng)是一個(gè)附加項(xiàng)，因此“人工智能+教育”一詞應(yīng)運(yùn)而生?！叭斯ぶ悄?教育”是指一切與教學(xué)有關(guān)的東西都將與人工智能結(jié)合起來(lái)[4]。

閆志明[5]提出了教育人工智能（EAI），認(rèn)為其內(nèi)涵是關(guān)注學(xué)習(xí)如何發(fā)生以及如何高效學(xué)習(xí)。他用模型來(lái)表示教育人工智能的內(nèi)涵。模型的中間分為學(xué)習(xí)者模型、教學(xué)模型、領(lǐng)域知識(shí)模型三個(gè)核心模型，如圖1所示，本文研究的“人工智能+音樂(lè)教育”范疇涉及此教學(xué)模型所包含的小學(xué)音樂(lè)教學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、技能和有效方法，屬于中間部分教育人工智能內(nèi)涵中的教學(xué)模型，期望尋找人工智能技術(shù)優(yōu)化小學(xué)音樂(lè)教學(xué)的應(yīng)用策略。

圖1 “人工智能+音樂(lè)教育”的范疇

黎明[6]認(rèn)為“人工智能+教育”的優(yōu)勢(shì)是針對(duì)教育實(shí)踐活動(dòng)中的特定問(wèn)題，解決學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)和構(gòu)建知識(shí)的條件障礙。谷勇[7]提到20世紀(jì)后期，音樂(lè)教學(xué)課堂應(yīng)用編程算法方式的音樂(lè)創(chuàng)作，系統(tǒng)存儲(chǔ)世界各族樂(lè)器和各種動(dòng)物及物體的音色，學(xué)習(xí)者根據(jù)自己需求選擇智能化創(chuàng)作行為，這種助手是更加高效化、人性化、智能化的合成器。孫丹陽(yáng)[8]認(rèn)為人工智能技術(shù)對(duì)教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變?cè)谝繇懞蛣?dòng)態(tài)教學(xué)的雙重效果下，實(shí)現(xiàn)聲樂(lè)作品教學(xué)，學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)音樂(lè)知識(shí)中的規(guī)律和變化。陳乾[9]認(rèn)為小學(xué)音樂(lè)教師的意識(shí)要大于人工智能的應(yīng)用價(jià)值，利用人工智能結(jié)合小學(xué)生心理特點(diǎn)和音樂(lè)能力進(jìn)行多種類(lèi)型的個(gè)性化訓(xùn)練。肖珂[10]認(rèn)為進(jìn)入人工智能時(shí)代，將AI技術(shù)有效地運(yùn)用到小學(xué)音樂(lè)實(shí)踐學(xué)習(xí)中，一定會(huì)在教學(xué)手段、教學(xué)方法、教學(xué)體驗(yàn)、教學(xué)效果、教學(xué)樂(lè)趣等方面改變老師和學(xué)生藝術(shù)參與的方式以及音樂(lè)教育的現(xiàn)狀。綜上，近年來(lái)，研究小學(xué)音樂(lè)教學(xué)優(yōu)化的策略研究較少，現(xiàn)有研究多為人工智能教育模型定義、人工智能教育優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用，而針對(duì)小學(xué)音樂(lè)教學(xué)優(yōu)化策略研究有待關(guān)注。

二、研究問(wèn)題及意義

（一）研究問(wèn)題

本文運(yùn)用文獻(xiàn)研究法調(diào)研人工智能技術(shù)在音樂(lè)教育領(lǐng)域的中央精神、教育政策及研究發(fā)展現(xiàn)狀。分析人工智能賦能小學(xué)音樂(lè)教育的意義，結(jié)合多媒體音樂(lè)教學(xué)助手、微軟小冰、智慧鋼琴助手三個(gè)具有代表性的優(yōu)秀案例，探討在不同場(chǎng)景下人工智能技術(shù)賦能小學(xué)音樂(lè)教學(xué)的優(yōu)化策略。

（二）人工智能賦能小學(xué)音樂(lè)教學(xué)的意義

適應(yīng)新課程標(biāo)準(zhǔn)的需要?！读x務(wù)教育音樂(lè)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《標(biāo)準(zhǔn)》）作為小學(xué)音樂(lè)課堂教學(xué)的指導(dǎo)性文件。其中規(guī)定的課程價(jià)值包括創(chuàng)造性發(fā)展價(jià)值、審美體驗(yàn)價(jià)值是人工智能技術(shù)融入小學(xué)音樂(lè)課堂所能帶來(lái)的獨(dú)特藝術(shù)價(jià)值。《標(biāo)準(zhǔn)》的“教學(xué)領(lǐng)域”有感受與鑒賞、表現(xiàn)、創(chuàng)造、音樂(lè)與相關(guān)文化四個(gè)方面。其中《標(biāo)準(zhǔn)》的“教學(xué)領(lǐng)域”中與人工智能藝術(shù)有關(guān)的是創(chuàng)造，即創(chuàng)作實(shí)踐。創(chuàng)造是《標(biāo)準(zhǔn)》中全新增添的概念，還有一個(gè)音樂(lè)與相關(guān)文化這里不作描述。從課程標(biāo)準(zhǔn)的角度分析發(fā)現(xiàn)，小學(xué)音樂(lè)課堂優(yōu)化需要人工智能技術(shù)增加創(chuàng)造力。

滿(mǎn)足小學(xué)音樂(lè)教師和學(xué)生的需要。人工智能技術(shù)應(yīng)用成果可能會(huì)成為他們的創(chuàng)作助手。為小學(xué)音樂(lè)教師充當(dāng)助教，為小學(xué)生處理復(fù)雜音樂(lè)學(xué)習(xí)部分，幫助小學(xué)生完成音樂(lè)創(chuàng)作與學(xué)習(xí)。結(jié)合《標(biāo)準(zhǔn)》的“教學(xué)領(lǐng)域”中的創(chuàng)造、音樂(lè)與相關(guān)文化這兩個(gè)方面創(chuàng)新教學(xué)模式。在原有小學(xué)音樂(lè)教學(xué)場(chǎng)景中，增加人工智能教育機(jī)器人助手，這不是創(chuàng)新一個(gè)完完全全嶄新的教學(xué)模式，而是僅從豐富教學(xué)形式出發(fā)考慮，目前具備這樣的條件，在基礎(chǔ)教育改革和人工智能技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程中，會(huì)逐漸完善出全新的小學(xué)音樂(lè)應(yīng)用人工智能技術(shù)教學(xué)模式。

改善教學(xué)環(huán)境。教學(xué)環(huán)境中的設(shè)施設(shè)備是直接影響教學(xué)效果的重要因素?，F(xiàn)階段，全國(guó)各地區(qū)的音樂(lè)教育投入水平還很不均衡，特別是一些音樂(lè)教育資源較少的地區(qū)。由于師資力量基礎(chǔ)薄弱，人工智能技術(shù)應(yīng)用成果的開(kāi)發(fā)與完善對(duì)改善教學(xué)環(huán)境、輔助小學(xué)階段普及音樂(lè)教育具有重要意義。音樂(lè)教育水平發(fā)展不平衡的各地區(qū)小學(xué)音樂(lè)課堂引進(jìn)創(chuàng)作編曲軟件，使越來(lái)越多的學(xué)生能體驗(yàn)到人工智能音樂(lè)教學(xué)?！叭斯ぶ悄?音樂(lè)教育”正在慢慢改變小學(xué)生對(duì)音樂(lè)學(xué)習(xí)的思考方式。音樂(lè)與人工智能技術(shù)的結(jié)合將會(huì)越來(lái)越緊密。

提升師生藝術(shù)素養(yǎng)。師生在看到與教育機(jī)器人助教共同創(chuàng)作出的“人工智能生成的具有個(gè)人風(fēng)格的歌曲”的demo后，創(chuàng)作成果可以永久地保存下來(lái)，被播放傳播的同時(shí)吸引師生對(duì)音樂(lè)創(chuàng)作的興趣，從而使師生增強(qiáng)對(duì)藝術(shù)的感受、體驗(yàn)、能動(dòng)創(chuàng)造的能力。應(yīng)當(dāng)注意，教師的主導(dǎo)性和學(xué)生的主動(dòng)性在教學(xué)中是一個(gè)依然要保持的過(guò)程。人工智能創(chuàng)作出的歌曲是高審美、不庸俗的，能夠提升小學(xué)生的藝術(shù)素養(yǎng)。構(gòu)建適應(yīng)中國(guó)義務(wù)教育階段小學(xué)音樂(lè)教學(xué)實(shí)際情況的教學(xué)模式，優(yōu)化小學(xué)音樂(lè)課堂教學(xué)，激發(fā)小學(xué)生的藝術(shù)創(chuàng)造力。

三、優(yōu)化策略

（一）強(qiáng)化樂(lè)理知識(shí)教學(xué)

在小學(xué)音樂(lè)樂(lè)理知識(shí)教學(xué)中，可以應(yīng)用多媒體音樂(lè)教學(xué)助手。DO-RE-MI多媒體音樂(lè)教學(xué)助手主要幫助學(xué)生更好地理解各種不同的音調(diào)音符以及各種和弦和聲。除此之外，還能優(yōu)化音樂(lè)院校、青少年音樂(lè)培訓(xùn)學(xué)校的音樂(lè)教學(xué)。多媒體音樂(lè)教學(xué)助手分為兩種，一種是用于音樂(lè)教室的大型音樂(lè)教學(xué)助手，另一種是用于尋找和弦和音符的“音樂(lè)計(jì)算器”。DO-RE-MI的特色在于它的計(jì)算尺結(jié)合了 12 種音樂(lè)平均比率和對(duì)數(shù)，使它能更快地查找各種不同的音調(diào)音符，特別是各種和弦和聲。它還可以結(jié)合鍵盤(pán)音調(diào)音符發(fā)音以強(qiáng)化對(duì)音樂(lè)理論的理解和記憶，對(duì)于小學(xué)音樂(lè)課堂內(nèi)容拓展十分有益。

（二）賦能創(chuàng)作編曲教學(xué)

在小學(xué)生創(chuàng)作編曲教學(xué)中，可以應(yīng)用微軟小冰。小冰通過(guò)這樣的三步學(xué)習(xí)：第一步，基于已有音樂(lè)創(chuàng)作模型，微軟把端口給音樂(lè)專(zhuān)業(yè)導(dǎo)師聽(tīng)并收集系統(tǒng)性點(diǎn)評(píng)；第二步，音樂(lè)專(zhuān)業(yè)導(dǎo)師教會(huì)技術(shù)研發(fā)導(dǎo)師樂(lè)理知識(shí)和編曲技巧，用于優(yōu)化小冰的創(chuàng)作模型；第三步，通過(guò)重復(fù)前兩步不斷汲取反饋循環(huán)學(xué)習(xí)。小冰通過(guò)接收文字或圖片自動(dòng)創(chuàng)作對(duì)應(yīng)風(fēng)格和節(jié)奏的完整歌曲。在非遺音樂(lè)傳承中，小冰根據(jù)接收孩子們的松陽(yáng)高腔風(fēng)格旋律，成為讓山區(qū)孩子圓夢(mèng)音樂(lè)創(chuàng)作的小助教。此外，小冰助教還幫助孩子學(xué)習(xí)基本樂(lè)理知識(shí)，教他們編曲。結(jié)合《標(biāo)準(zhǔn)》的“教學(xué)領(lǐng)域”中的創(chuàng)造可以細(xì)化為探索音響與音樂(lè)、即興創(chuàng)造、創(chuàng)作實(shí)踐。微軟小冰創(chuàng)作的某個(gè)音樂(lè)可能與小學(xué)音樂(lè)教師需要的情緒相符，從而成為其創(chuàng)作過(guò)程中的靈感來(lái)源。在為小學(xué)生配樂(lè)的過(guò)程中，當(dāng)小學(xué)音樂(lè)教師集中精力創(chuàng)作較為復(fù)雜的音樂(lè)段落時(shí)，可讓微軟小冰按照小學(xué)生設(shè)定的調(diào)性、速度、節(jié)奏、樂(lè)器、和聲、結(jié)構(gòu)、情緒完成某些較為簡(jiǎn)單的音樂(lè)片段塑造，師生難易合作編曲，從而提升共同創(chuàng)作效率，增強(qiáng)課堂互動(dòng)氛圍。

（三）提升樂(lè)器演奏教學(xué)

人工智能在機(jī)器領(lǐng)域的發(fā)展，使小學(xué)音樂(lè)教學(xué)中不可缺少的樂(lè)器智能化應(yīng)用到實(shí)際教學(xué)過(guò)程中。在小學(xué)生樂(lè)器教學(xué)中，智能樂(lè)器相比傳統(tǒng)樂(lè)器音色更清晰、操作更簡(jiǎn)單、演奏功能更強(qiáng)大。以鋼琴為例，可以應(yīng)用智慧鋼琴助手。鋼琴助手針對(duì)的是初學(xué)者坐姿不當(dāng)和冬天手指靈活度不高的問(wèn)題而設(shè)計(jì)。該智慧鋼琴助手在學(xué)習(xí)體驗(yàn)感方面可以提醒校正姿勢(shì)、溫暖手指。夏天可通過(guò)送風(fēng)模式防止手出汗。在學(xué)習(xí)效率上能幫助學(xué)生錄音存儲(chǔ)下來(lái)回聽(tīng)以便找出問(wèn)題，獨(dú)特的師生家長(zhǎng)三者互動(dòng)模式能夠幫助小學(xué)生更高效地獲得音樂(lè)學(xué)習(xí)中的樂(lè)趣。這是一種基于STM32智慧鋼琴助手，比電化工具，如多功能教學(xué)演示音樂(lè)計(jì)算尺技術(shù)還要更先進(jìn)，這也體現(xiàn)了人工智能教學(xué)帶領(lǐng)教育由信息化向智能化邁進(jìn)。鍛煉小學(xué)生演奏能力的同時(shí)在一定程度上減輕了教師的教學(xué)壓力。

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著人工智能技術(shù)在音樂(lè)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷推陳出新，人工智能技術(shù)人員和藝術(shù)家們將會(huì)合力確保人工智能技術(shù)作曲是具有原創(chuàng)性、藝術(shù)性的，人工智能技術(shù)將更好地幫助人類(lèi)進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作，從而成為小學(xué)音樂(lè)教育的好幫手。將人工智能技術(shù)引進(jìn)小學(xué)音樂(lè)課堂教學(xué)，優(yōu)化效果是顯而易見(jiàn)的。目前教育領(lǐng)域的人工智能創(chuàng)造更高效、更具創(chuàng)造力、更精簡(jiǎn)的操作已接近于相應(yīng)人類(lèi)創(chuàng)造者同等質(zhì)量和水準(zhǔn)，體現(xiàn)出人工智能快速學(xué)習(xí)與穩(wěn)定性等特點(diǎn)，在未來(lái)將有望實(shí)現(xiàn)內(nèi)容產(chǎn)業(yè)的“高度定制化”。由此引發(fā)小學(xué)音樂(lè)教師轉(zhuǎn)型，將進(jìn)一步結(jié)合科技優(yōu)化高層次的音樂(lè)課堂教學(xué)，從而帶動(dòng)小學(xué)音樂(lè)教育改革升級(jí)。